رازی که آخرین داده‌های کاسینی فاش کرد

لایه‌های بالایی جو غول‌های گازی -کیوان، مشتری، اورانوس، و نپتون- داغ هستند، درست مانند لایه‌های بالایی جو زمین. ولی برخلاف زمین، فاصله‌ی این سیاره‌ها از خورشید بیشتر از آنست که این داغی را به پای آن بگذاریم. سرچشمه‌ی گرمای آنها یکی از رازهای بزرگ در دانش سیاره‌ای بوده است.

شفق قطب جنوب کیوان در این تصویرِ رنگ-زیف (رنگ کاذب) دیده می‌شود. رنگ آبی نماینده‌ی شفق‌ها است؛ سرخ-نارنجی بازتاب نور آفتاب است. این تصویر در ۲۱ ژوئن ۲۰۰۵ از تصویربرداری فرابنفش کاسینی فضاپیمای کاسینی (UVIS) به دست آمده بود.

بررسی تازه‌ای که روی داده‌های فضاپیمای کاسینی ناسا انجام شده نشانگر یک توضیح مناسب و پذیرفتنی برای این راز است که چه چیزی لایه‌های بالایی کیوان، و احتمالا دیگر غول‌های گازی را این اندازه داغ کرده: شفق‌هایی در قطب‌های شمال و جنوب این سیاره. جریان‌های الکتریکی که در برهمکنش میان باد خورشیدی و ذرات باردارِ آمده از ماه‌های کیوان پدید می‌آید، این شفق‌ها را به راه می‌اندازند و جو بالاییِ سیاره را گرما می‌دهند. (مانند شفق‌های قطبی زمین، اینجا هم بررسی شفق‌ها به دانشمندان آگاهی‌هایی درباره‌ی آنچه در جو سیاره می‌گذرد می‌دهند.)

این پژوهش که گزارش آن در روز ۶ آوریل در نشریه‌ی نیچر آسترونومی منتشر شده پیچیده‌ترین نقشه‌برداری‌ای است که تاکنون از دما و همچنین از چگالی جو بالاییِ یک غول گازی انجام شده- منطقه‌ای که در کل، به خوبی شناخته نشده.

دانشمندان با ساختن یک تصویر کامل از شیوه‌ی گردش گرما در جو بهتر می‌توانند بفهمند چگونه جریان‌های الکتریکی شفقی به لایه‌های بالایی جو کیوان گرما می‌دهند و باد به راه می‌اندازند. سامانه‌ی بادهای سرتاسری می‌تواند این انرژی را که در آغاز در قطب‌ها ته‌نشین شده به سوی مناطق استوایی پخش کند و آن مناطق را تا دو برابرِ دمایی که از گرمایش خورشید به تنهایی انتظار می‌رود گرم کند.

نویسنده‌ی پژوهش، تومی کوسکینن از گروه طیف‌نگار تصویربرداری فرابنفش کاسینی (UVIS) می‌گوید: «این نتایج برای شناخت کلی ما از لایه‌های بالایی جو سیاره‌ها کلیدی‌اند و بخش مهمی از میراث کاسینی را می‌سازند. آنها به ما کمک می‌کنند تا به این پرسش بپردازیم که چرا بالایی‌ترین بخش جو این اندازه داغ است ولی بقیه‌ی جو -به دلیل فاصله‌ی بسیار با خورشید- سرد است.»

کاسینی که توسط آزمایشگاه پیشرانش جت ناسا در کالیفرنیای جنوبی اداره می‌شد مدارگردی بود که تا پیش از پایان یافتن سوختش، بیش از ۱۳ سال به رصد سیاره‌ی کیوان پرداخت. این فضاپیما در سپتامبر ۲۰۱۷ به درون جو کیوان شیرجه زد و به زندگی‌اش پایان داد؛ بخشی از دلایل این کارش محافظت از ماه کیوان، انسلادوس بود که خود کاسینی پی برده بود می‌تواند شرایط مناسب زندگی داشته باشد. ولی کاسینی پیش از شیرجه، در عملیلتی که "پایان بزرگ" نام داشت ۲۲ مدار بسیار نزدیک به سیاره را کامل کرد.

در همین پایان بزرگ بود که داده‌های کلیدی برای این نقشه‌ی دمایی تازه‌ی جو کیوان گردآوری شد. کاسینی در درازنای شش هفته، چندین ستاره‌ی درخشانِ صورت‌های فلکی شکارچی و سگ بزرگ که از دید خودش، از پشت کیهان می‌گذشتند را هدف گرفت. همچنان که فضاپیما طلوع و غروبِ این ستارگان پشت کیوان را رصد می‌کرد، دانشمندان هم تغییرات نور آنها را که از درونِ جو کیوان می‌گذشت تا به چشم کاسینی برسد بررسی می‌کردند.

اندازه‌گیری چگالی جو آگاهی‌هایی را که دانشمندان برای پی بردن به دماها نیاز داشتند به آنها داد. [چگالی با فرازا (ارتفاع) کاهش می‌یابد و نرخ این کاهش به دما بستگی دارد.] آنها دریافتند که دما در نزدیکیِ شفق‌ها به اوج خود می‌رسد، نشانگر این که جریان‌های الکتریکیِ شفقی جو بالایی سیاره را گرم می‌کنند.

و سنجش چگالی و دما با هم به دانشمندان کمک کرد تا سرعت بادها را اندازه بگیرند. شناخت جو بالاییِ کیوان، یعنی جایی که سیاره و فضا به هم می‌رسند، کلید شناخت آب و هوای فضایی (space weather)، و تاثیر آن بر دیگر سیاره‌های سامانه‌ی خورشیدی و فراسیاره‌های پیرامون دیگر ستارگان است.

-------------------------------------------

تلگرام و توییتر یک ستاره در هفت آسمان:

telegram.me/onestar_in_sevenskies

twitter.com/1star_7sky

واژه نامه:

gas giant - Saturn - Jupiter - Uranus - Neptune - Earth - Sun - planet - NASA - Cassini spacecraft - aurora - Electric current - solar wind - moon - Nature Astronomy - pole - Tommi Koskinen - Ultraviolet Imaging Spectograph - UVIS - Jet Propulsion Laboratory - Southern California - Enceladus - Grand Finale - constellation - Orion - Canis Major - star - solar system - space weather - exoplanet

منبع: nasa

برگردان: یک ستاره در هفت آسمان